基于MSC.ADAMS的起重船吊物系统动力响应仿真分析.pdf

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1、基于MSC．ADAMS的起重船吊物系统动力响应仿真分析高飞。于骁孙昕辉韩力刘菊娥1大连重_32·起重集团有限公司大连1160132海洋石油工程股份有限公司天津300451摘要：波浪载荷作用会引起起重船吊重的大幅摆动，从而导致海上作业被迫停工。文中根据拉格朗日方程建立了吊物系统摆振三维非线性动力学微分方程。采用虚拟样机技术进行了多缸体系统动力学数值仿真分析研究，并对系统一些参数进行了讨论分析，包括吊索长度、起吊速度等，所得结论可为海上施工提供有益参考。关键词：起重船；吊物系统；数值仿真；分析中图分类号：U

2、653．921文献标识码：A文章编号：1001—0785(2012)03—0046—04Abstract：Waveloadcancausethefloatingcraneliftingloadtoswingsharply，SOthattheoffshoreoperationisforcedtoshutdown．Thispaperestablishestheswing3DnonlineardynamicdiferentialequationaccordingtoLagrangianequa—tions．B

3、yvirtualprototypetechnology，multi—cylindersystemdynamicnumericalsimulationisanalyzedandresearched，andsomeparametersinthesystemisdiscussedincludingtheslinglen~h，thehoistingspeed，etc．Theresultsprovidesomevaluablereferencesforoffshoreconstruction．Keywords：f

4、loatingcrane；liftingloadsystem；numericalsimulation；analysis0引言1起重船吊物系统动力学方程建模起重船是以专用浮船作为支承和运行装置，在分析过程中，根据实际情况假设：忽略起浮在水上进行起重装卸作业的水上流动式起重机。重绳索的重量；假设绳索一直处于拉伸状态，且起重船是港口船舶装卸的重要工具，在港建水工其刚度足够大，忽略弹性变形；起重机吊臂作为作业、造船工程、桥梁建筑、水下救捞以及各种刚性体，不考虑其弹性变形。建立如图1所示坐海洋工程中均有广泛用途。

5、由于起重船作业处于标系，点P、Q、0分别代表吊臂端点、吊重和惯海洋环境中，在风浪的作用下会导致吊重产生危性参考系(，Y，)中的1个固定点，吊索的长险的大幅摆动，会降低吊装的就位精度，增加作度为。吊索相对于惯性坐标系(，Y，。)的方业的危险性，并在结构上产生附加动载荷，严重位用角度和表示。吊臂端点P在惯性坐标系时会导致设备的损坏和人员的伤亡。因此，对起中的位置用((t)，Y(t)，(t))来表示，起重船吊物系统动力响应进行分析，进行吊重摆振吊重物Q在惯性坐标系中的位置用(Q(t)，Yo的预测与控制，对保证

6、起重船海上作业安全具有(t)，z。(t))来表示。考虑P与Q之间的关系可重要的意义。得式(1)，对时间求导可得到式(2)表示的吊重本文运用拉格朗日运动学方程建立了起重船速度。吊物系统的非线性动力学模型，通过数值仿真的rQP+zsine。方法对某起重船吊物系统主要参数进行研究，得到了吊物的运动规律和绳索的动张力等响应量的{【YQ=YP一／si(1)力学行为。=Zp+／cosacosfl国家科技重大专项(2008ZX05027)资助。·-·——46-——《起重运输机械》2012(3)取o～Y平面位置的势能为

7、0，考虑吊重的升降运动，系统的Lagrange函数可表示为L=T——V1=—m，n{P+Y。+；P+ln+z&COS卢+f+2互(fc0一f卢si)sina+&／cosacosf1]一图1起重船吊物系统坐标系规定2P(fsi+卢lcosf1)+2jP[(fCOSO／一a／sina)c0一zcossiI]}+●●Q：互P+lsinacosfl+&／cosacosfl一卢／sinasinfimglcos~COSOt(3)●●根据Lagrange方程(4)可以得到吊物系统的Q=夕P—lsi一lc0动力学方程(

8、5)●●三Q=P+lCOSOtCOS~一l&sinacos~一1卢cosasinfl票(嚣～㈩(2)c。一2a／3si+(g—，sina+z争c咖+c。=。．．(5)．．．+h2si+(g—)一手sin一争c。+一．-．点P所受到的激励可由式(6)表示，其中析解，需要采用数值方法求解。本文基于虚拟样A、A、A分别为、Y、等方向上的振幅，∞为机技术，在MSC．ADAMS平台上进行了吊物系统激励频率，则P点激励的加速度见式(7)。多刚体系统动力